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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably transmit power without destroying the resonance state of a coil even when the distance of transmission and reception coils fluctuates. SOLUTION: This system is provided with a transmission coil 21 and a reception coil 11 oppositely arranged holding skin between them, a variable capacitor 22 for constituting a resonance circuit by being connected to the transmission coil 21, a variable capacitor 12 for constituting the resonance circuit by being connected to the reception coil 11, voltage detection circuits 23 and 13 for respectively detecting voltage levels in the transmission coil 21 and the reception coil 11, a capacity control circuit 24 for inputting the voltage level detected in the voltage detection circuit 23 and varying the capacity of the variable capacitor 22 so that the detected voltage level takes a highest value at all times and a capacity control circuit 14 for inputting the voltage level detected in the voltage detection circuit 13 and varying the capacity of the variable capacitor 12 so that the detected voltage level takes the highest value at all times.

Description

Translated from Japanese

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、対向配置された１ BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is arranged opposite 1対の電力供給コイルを用いて、両コイル間で電気エネルギーを伝送する電力伝送システムおよび電力伝送方法に関する。 Using the power supply coil pairs, a power transmission system and a power transmission method for transmitting electrical energy between the two coils.より具体的には、種々の生体機能の外的制御を行う装置、例えば脳卒中や脊髄損傷等、中枢性神経障害で麻痺した生体の機能を電気的刺激で治療、再建する電気刺激装置などに適用される電力伝送システムおよび電力伝送方法に関する。 Related More specifically, the apparatus for performing external control of a variety of biological functions, for example, stroke or spinal cord injury or the like, central treatment neurological disorders functional paralysis biometric with electrical stimulation, to an electric stimulator to rebuild a power transmission system and the power transmission method is.ここでいう電力伝送とは、電力の伝送だけでなく制御信号などの伝送をも含む。 Here, the power transmission referred also includes the transmission of a control signal as well as the transmission of power.

【０００２】 [0002]

【従来の技術】麻痺した身体の機能を電気的刺激で治療、再建する電気刺激装置は、基本的には、体内に埋め込まれて生体の麻痺した部分を電気的に刺激する刺激装置と、体外に配置され、体内に埋め込まれた刺激装置に電力や信号を伝送して駆動する装置本体とから構成される。 BACKGROUND OF THE INVENTION Treatment with electrical stimulation of the functions of the paralyzed body, the electrical stimulator to rebuild, basically, a stimulation device for electrically stimulating paralyzed parts of the body is embedded in the body, outside the body disposed are composed of a device main body that drives by transmitting the electric power and signals to the stimulation device implanted in the body.このような電気刺激装置において、装置本体側から体内に埋め込まれた刺激装置に電力や信号を伝送する電力伝送システムとしては、皮膚を挟んで対向配置された電力供給コイル対（例えば、空芯コイルや磁芯コイルなどにより構成される）を用い、体外の電力供給コイルから体内の電力供給コイルへ電力や信号を伝送することにより、体内に埋め込まれた刺激装置に電力や信号を伝送するようにしたものが知られている。 In such an electrical stimulation device, the power transmission system for transmitting power and signals to the stimulation device implanted in the body from the apparatus main body side, oppositely disposed power supply coil pairs across the skin (e.g., air core coils and the like using the configured) by the magnetic core coils, by transmitting the electric power and signals from the outside of the power supply coil to the body of the power supply coil, so as to transmit power or signals to the stimulation device implanted in the body It has been known that.その一例として、 As an example,例えば特開平5-317434号公報には、非接触型電力供給コイルを備えたものが開示されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-317434, those having a non-contact type power supply coil is disclosed.

【０００３】上記公報に開示されたシステムは、電気刺激装置とともに体内に完全に埋め込まれる第１の電力供給コイルと、その第１の電力供給コイルと皮膚を介して平行に対向配置される第２の電力供給コイルとを備えており、体外に置かれた第２の電力供給コイルに高周波電力を供給することにより、その供給された高周波電力が体内の第１の電力供給コイルへ誘導的に伝送され、第１ [0003] system disclosed in the above publication, the second together with electrical stimulation device in parallel to face each other via a first power supply coil completely embedded in the body, the first power supply coil and the skin and a power supply coil, by supplying high frequency power to the second power supply coil placed outside the body, inductively transmitted the supplied high frequency power to the first power supply coil body It is, firstの電力供給コイルで所望の周波数に変換されるようになっている。 It is adapted to be converted to a desired frequency of the power supply coil.

【０００４】この他、特開平4-285436号公報には、外部の送出コイルから、植え込まれた容量性要素に接続されているターゲットコイルへ電力を誘導的に伝送するシステムで、両コイル間の共振結合を維持できるようにしたものが開示されている。 [0004] In addition, JP-A-4-285436, from outside the delivery coils, a system for transferring power to the connected to the implanted capacitive element target coil inductively, between the coils It discloses that as a resonant coupling can be maintained for.

【０００５】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したような、対向配置された１対の電力供給コイル間で電力伝送が行われる電力伝送システムにおいては、両コイルを共振状態として電力伝送が誘導的に行われる。 [0005] as described above, in the power transmission system power transmission is performed between oppositely disposed pair of power supply coil, inductively line power transmission both coils as a resonance state divide.しかしながら、このような従来のシステムでは、送受側のコイルの共振パラメータは固定で一定とされるため、例えば両コイル間の距離が変わったり、あるいはコイルが横ずれしたりすると、両コイルの相互インダクタンスが変化してしまい、 However, in such conventional systems, the resonance parameters of the transmitting and receiving side of the coil which is constant at a fixed, for example, or the distance between the coils is changed, or when the coil or lateral displacement, the mutual inductance of the two coils change and will be,コイルの共振状態がくずれてしまう。 Resonant state of the coil is lost.この結果、受信側コイルにおける受信電圧が低くなり、受信コイルに接続された刺激装置などの負荷回路が動作しなくなるという問題が生じる。 As a result, the reception voltage at the receiving coil is lowered, a problem that a load circuit such as connected stimulator to the receiving coil may not work arises.

【０００６】本発明の目的は、送受コイルの距離が変動しても、コイルの共振状態がくずれることがなく、安定した電力伝送を行うことができる電力伝送システムおよび電力伝送方法を提供することにある。 An object of the present invention, even if the distance of transmitting and receiving coils is changed, without resonant state of the coil is disturbed, to provide a power transmission system and a power transmission method capable of performing stable power transmission is there.さらには、その電力伝送システムを備えた電気刺激装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an electrical stimulation apparatus having the power transmission system.

【０００７】 [0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の第１の電力伝送システムは、対向配置された１対の電力供給コイルを備え、一方を送信コイル、他方を受信コイルとして電力が誘導的に伝送される電力伝送システムにおいて、前記送信コイルと接続されて共振回路を構成する第１の可変コンデンサと、前記受信コイルと接続されて共振回路を構成する第２の可変コンデンサと、前記送信コイルにおける電圧レベルを検出する第１の電圧検出手段と、前記受信コイルにおける電圧レベルを検出する第２の電圧検出手段と、前記第１の電圧検出手段にて検出された電圧レベルを入力とし、該検出電圧レベルが常に最高値をとるように前記第１の可変コンデンサの容量を可変する第１の容量制御手段と、前記第２の電圧検出手段に To achieve the above object a solution to means for], a first power transmission system of the present invention comprises a counter arranged a pair of power supply coil, one transmission coil and the other as a receiver coil in the power transmission system power is transmitted inductively, a first variable capacitor constituting a resonance circuit wherein are connected to the transmission coil, and a second variable capacitor constituting a resonance circuit is connected to the receiving coil a first voltage detecting means for detecting the voltage level at the transmission coil, the second voltage detecting means for detecting the voltage level at the receiving coil, the voltage level detected by said first voltage detecting means as input, and the first capacity control means for varying the capacitance of the first variable capacitor to take detection voltage level is always the highest value, the second voltage detecting means検出された電圧レベルを入力とし、該検出電圧レベルが常に最高値をとるように前記第２の可変コンデンサの容量を可変する第２の容量制御手段と、を有することを特徴とする。 And inputs the detected voltage level, and having a second capacity control means for varying the capacitance of the second variable capacitor to take always maximum voltage level said detectable, the.

【０００８】本発明の第２の電力伝送システムは、対向配置された１対の電力供給コイルを備え、一方を送信コイル、他方を受信コイルとして電力が誘導的に伝送される電力伝送システムにおいて、前記送信コイルと接続されて共振回路を構成する第１の可変コンデンサと、前記受信コイルと接続されて共振回路を構成する第２の可変コンデンサと、前記受信コイルにおける電圧レベルを検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出された電圧レベルを入力とし、該検出電圧レベルが常に最高値をとるように前記第１および第２の可変コンデンサの容量をそれぞれ可変する容量制御手段と、を有することを特徴とする。 [0008] The second power transmission system of the present invention includes a power supply coil pair facing each other, one transmission coil, the power transmission system in which power the other as receiver coils are transmitted inductively, voltage detecting means for detecting a first variable capacitor constituting a resonance circuit is connected to the transmission coil, and a second variable capacitor constituting a resonance circuit is connected to the receiving coil, the voltage level at the receiver coil When the voltage level detected by said voltage detecting means as an input, a displacement control means for variably the capacity of the first and second variable capacitors to take always maximum voltage level said detectable, the characterized in that it has.

【０００９】上記の場合、前記電力供給コイル対とは異なる、対向配置された送信コイルおよび受信コイルと、 [0009] In the above case, the different power supply coil pairs, and oppositely disposed transmitting coils and receiving coils,前記送信コイルと接続されて第１の共振回路を構成する第１のコンデンサと、前記受信コイルと接続されて第２ A first capacitor which constitutes the first resonant circuit is connected to the transmission coil, the second is connected to the receiving coilの共振回路を構成する第２のコンデンサと、前記容量制御手段から出力される制御信号を入力とし、該入力信号を前記第１の共振回路へ供給する信号送信手段と、前記第２の共振回路を介して受信される前記制御信号を入力とし、該入力制御信号を前記第１の可変コンデンサへ出力する信号受信手段と、をさらに有するものとしてもよい。 A second capacitor constituting a resonance circuit, the capacitance of the control signal outputted from the control means as an input, a signal transmitting means for supplying said input signal to said first resonant circuit, said second resonant circuit as input the control signal received via the signal receiving means for outputting said input control signal to said first variable capacitor, or as further having.

【００１０】本発明の電気刺激装置は、上述のいずれかの電力伝送システムを備える電気刺激装置であって、前記受信コイルとともに体内に埋め込まれ、該受信コイルを介して電力供給を受けて生体の麻痺した部分を電気的に刺激する刺激手段と、前記送信コイルに接続され、体外から前記刺激手段に電力を供給して刺激動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 [0010] Electrical stimulation device of the present invention is an electrical stimulation device comprising any of the power transmission system described above, are embedded in the body together with the receiving coil, the biological supplied with power via the reception coil a stimulation means for electrically stimulating the paralyzed portion, connected to said transmitting coil, and having a control means for controlling the stimulation operation by supplying power to the stimulator from outside the body.

【００１１】本発明の第１の電力伝送方法は、対向配置された１対の電力供給コイル間で、一方を送信コイル、 [0011] The first power transmission method of the present invention, among the oppositely disposed pair of power supply coil, one transmission coil,他方を受信コイルとして電力を誘導的に伝送する電力伝送方法において、前記送信コイルおよび受信コイルにおける電圧レベルをそれぞれ検出し、それぞれの検出電圧レベルが常に最高値をとるように前記送信コイルおよび受信コイルの共振状態を制御することを特徴とする。 A power transmission method for transferring power inductively to the other as a receiver coil, the voltage level at the transmitting coil and receiving coil respectively detected, the transmission coil and receiving coils so that each of the detected voltage levels will always take the highest and controlling the resonant condition.

【００１２】本発明の第２の電力伝送方法は、対向配置された１対の電力供給コイル間で、一方を送信コイル、 [0012] The second power transmission method of the present invention, among the oppositely disposed pair of power supply coil, one transmission coil,他方を受信コイルとして電力を誘導的に伝送する電力伝送方法において、前記受信コイルにおける電圧レベルを検出し、該検出電圧レベルが常に最高値をとるように前記送信コイルおよび受信コイルの共振状態を制御することを特徴とする。 A power transmission method for transferring power inductively to the other as a receiver coil, the detected voltage level at the receiving coil, control the resonant state of the transmission coil and the receiving coil to take always maximum voltage level the detectable characterized in that it.

【００１３】（作用）本発明によれば、送信コイルと第１の可変コンデンサにより共振回路が構成され、受信コイルと第２の可変コンデンサにより共振回路が構成されており、各共振回路の共振周波数はそれぞれの可変コンデンサの容量を可変することにより制御可能になっている。 According to (action) the invention is constituted resonant circuit by the transmission coil and the first variable capacitor, and the resonant circuit is constituted by the receiving coil and a second variable capacitor, the resonant frequency of each resonant circuit It has become controllable by varying the capacitance of each variable capacitor.したがって、例えば送受コイル間の距離が変動して、送受コイルの相互インダクタンスが変化しても、その変化に応じて各共振回路の共振状態を制御することができ、送受コイル間における電力伝送を常に最適な状態で行うことができる。 Thus, for example, the distance between the transmitting and receiving coils is varied, even if the mutual inductance of the transmitting and receiving coil changes, it is possible to control the resonant state of the resonance circuit in response to the change, always the power transmission between transmitting and receiving coils it can be carried out in an optimal state.

【００１４】 [0014]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, description with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention.

【００１５】（実施形態１）図１は、本発明の第１の実施形態の電力伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 [0015] (Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power transmission system of the first embodiment of the present invention.この電力伝送システムは、生体の機能を電気的刺激で治療、再建する電気刺激装置に適用されるもので、生体の麻痺した部分を電気的に刺激する負荷回路３ The power transmission system is treated with electrical stimulation of biological functions, intended to be applied to an electric stimulator for rebuilding, load circuit 3 electrically stimulating paralyzed parts of the body（刺激装置）が接続され、該負荷回路３とともに体内に埋め込まれる電力受信部１と、体内に埋め込まれた負荷回路３に電力や信号を伝送して刺激動作を制御する駆動回路４（装置本体）が接続され、該駆動回路４とともに体外に設置される電力送信部２とを有する。 (Stimulator) is connected to the power receiving unit 1 to be implanted in the body with the load circuit 3, a drive circuit 4 for controlling the stimulation operation by transmitting power and signals to the load circuit 3 embedded in the body (apparatus body ) it is connected, and a power transmission unit 2 installed outside the body together with the drive circuit 4.

【００１６】電力受信部１は、体外から供給される電力を受信するための受信コイル１１とこれに並列に接続された可変コンデンサ１２とからなるＬＣ回路（共振回路）と、受信コイル１１にて受信される電圧レベルを検出する電圧検出回路１３と、該電圧検出回路１３にて検出された電圧レベルを入力とし、該検出電圧レベルが常に最高値をとるように可変コンデンサ１２の容量を可変する容量制御回路１４と、受信コイル１１にて受信される電圧を交流から直流に整流する整流回路１５とを有する。 The power receiving unit 1 includes an LC circuit comprising a receiver coil 11 for receiving power supplied from the external variable capacitor 12 that this was connected in parallel (resonant circuit), by the receiving coil 11 a voltage detecting circuit 13 for detecting a voltage level received as input voltage level detected by the voltage detecting circuit 13, varying the capacitance of the variable capacitor 12 as detection voltage level is always take the highest a displacement control circuit 14, a rectifying circuit 15 for rectifying the direct current voltage received by the receiving coil 11 from the AC.

【００１７】電力送信部２は、体内に埋め込まれた受信コイル１１と平行に対向して配置され、該受信コイル１ The power transmission unit 2 is disposed in parallel to and facing the receiving coil 11 embedded in the body, the receiving coil 1１へ誘導的に電力を伝送する送信コイル２１とこれに並列に接続された可変コンデンサ２２とからなるＬＣ回路（共振回路）と、送信コイル２１にて伝送される電圧レベルを検出する電圧検出回路２３と、該電圧検出回路２ Voltage detecting circuit for detecting an LC circuit consisting of the variable capacitor 22 for inductively connected in parallel thereto a transmitter coil 21 for transmitting power to 1 (resonant circuit), the voltage level that is transmitted by the transmission coil 21 23, the voltage detection circuit 2３にて検出された電圧レベルを入力とし、該検出電圧レベルが常に最高値をとるように可変コンデンサ２２の容量を可変する容量制御回路２４とを有する。 The voltage level detected by the 3 as an input, and a capacity control circuit 24 for varying the capacitance of the variable capacitor 22 so as to take the detection voltage level is always high.

【００１８】送受信コイル１１，２１は、両コイル間で誘導的に電力伝送が可能であればどのようなものを用いてもよく、例えば空芯コイル、磁芯コイルなど種々のコイルを使用することができる。 The transceiver coil 11 and 21, inductively may be used any one so long as it is a possible power transmission, for example, air core coils, the use of various coil such magnetic core coils between the two coils can.

【００１９】上述のように構成された電力伝送システムでは、駆動回路４から負荷回路３を駆動するための電力が電力送信部２の送信コイル２１に供給されると、送信コイル２１から電力受信部１の受信コイル１１に誘導的に電力が伝送される。 [0019] In the above configured power transmission system as, the power for driving a load circuit 3 from the drive circuit 4 is supplied to the transmitter coil 21 of the power transmission unit 2, the power receiving unit from the transmitting coil 21 inductively power is transmitted to the receiving coil 11 of 1.このとき、電力搬送波の周波数に電力受信部１および電力送信部２の各共振回路が共振した状態になっていれば、駆動回路４から供給される電力のほとんどが負荷回路３にて使用され、共振していない場合には、電力受信部１の受信コイル１１とこれに接続された各回路（電圧レギュレータ）で浪費される。 At this time, if the state in which the resonant circuit of the power receiving unit 1 and the power transmission unit 2 to the frequency of the power carrier wave resonates, most of the power supplied from the drive circuit 4 is used in the load circuit 3, If not resonate is wasted in each circuit (voltage regulator) connected thereto and the receiving coil 11 of the power receiving unit 1.受信コイル１１にて受信された電力は整流回路１５を介して負荷回路３へ供給される。 Power received by the receiving coil 11 is supplied to the load circuit 3 via the rectifier circuit 15.

【００２０】いま、電力搬送波の周波数に電力受信部１ [0020] Now, the power receiving unit 1 to the frequency of the power carrier waveおよび電力送信部２の各共振回路が共振した状態で電力伝送が行われている状態とする。 And a state in which power transmission is performed in a state where the resonance circuit of the power transmission unit 2 resonates.ここで、送信コイル２ The transmission coil 2１と受信コイル１１間の距離ｌが変化すると、これら送受コイルの相互インダクタンスが変化し、これにより共振パラメータも変化する。 1 and the distance l between the receiving coil 11 is changed, the mutual inductance of transmitting and receiving coils is changed, thereby also changing the resonant parameters.共振パラメータが変化すると、電力搬送波の電圧レベルが小さくなり、この電圧レベルの変化が電力受信部１および電力送信部２の各電圧検出回路１３，２３で検出される。 When the resonance parameters change, the voltage level of the power carrier wave is reduced, the change in the voltage level is detected by the voltage detecting circuits 13 and 23 of the power receiving unit 1 and the power transmission unit 2.

【００２１】電圧レベルが低下すると、容量制御回路１ [0021] If the voltage level drops, the capacity control circuit 1４は、電圧検出回路１３の出力を基に、その検出電圧レベルが最高値になるように可変コンデンサ１２の容量を可変する。 4, based on the output of the voltage detection circuit 13, varying the capacitance of the variable capacitor 12 so that the detected voltage level is the highest value.同様に、容量制御回路２４は、電圧検出回路２３の出力を基に、その検出電圧レベルが最高値になるように可変コンデンサ２２の容量を可変する。 Similarly, capacity control circuit 24, based on the output of the voltage detection circuit 23, varying the capacitance of the variable capacitor 22 so that the detected voltage level is the highest value.これにより、送受コイルの相互インダクタンスが変化しても、常に電力搬送波の周波数に共振した状態で電力伝送を行うことができる。 Thus, also the mutual inductance of the transmitting and receiving coils is changed, it is possible to perform power transmission at all times while the resonance frequency of the power carrier wave.

【００２２】以上のように、本実施形態の電力伝送システムでは、送信電圧、受信電圧の検出をそれぞれ送信部、受信部個々に設けられた電圧検出部で行い、送信部、受信部の個々の共振回路のコンデンサの容量を共振状態を維持するように自動的に補正するようになっているので、最適の状態で電力伝送が行われる。 [0022] As described above, the power transmission system of the present embodiment, transmission voltage, respectively the transmission unit detects the received voltage, performed by the voltage detection unit provided in the receiving unit individually transmitting section, the receiving section of each since the capacitance of the capacitor of the resonance circuit is adapted to automatically corrected to maintain a resonant condition, the power transmission is performed in an optimum state.

【００２３】なお、以上の説明では、生体機能の外的制御を行う装置に適用される例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、対向配置された１ [0023] In the above description, an example has been described as applied to a device for performing external control of vital functions, the present invention is not limited thereto, arranged opposite 1対の電力供給コイルを用いて、電気エネルギーを誘導的に伝送することにより電力供給を行うことが可能な装置であればどのようなものにも適用可能である。 Using the power supply coil pairs What also is applicable to any apparatus capable of performing power supply by transmitting electrical energy inductively.

【００２４】（実施形態２）上述した第１の実施形態では、送信部、受信部個々に独立して送受コイルの共振状態を制御するようになっているが、受信コイルの電圧レベルを検出して、その検出結果に基づいて送受コイルの共振状態を制御することもできる。 [0024] In a first embodiment (Embodiment 2) described above, the transmission unit, the reception unit individually independently so as to control the resonant state of the transmission and reception coils, detect the voltage level of the receiving coil Te, it is also possible to control the resonant state of the transmitting and receiving coils on the basis of the detection result.

【００２５】図２は、本発明の第２の実施形態の電力伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a power transmission system of a second embodiment of the present invention.同図中、図１に示した第１の実施形態の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。 In the figure, the same reference sign is assigned to the same configuration as the first embodiment shown in FIG.

【００２６】本形態の電力伝送システムは、上述の第１ The power transmission system of this embodiment, first aboveの実施形態の電力送信部２側の電圧検出回路２３および容量制御回路２４を取り除き、電力受信部１側の容量制御回路１４が電圧検出回路１３にて検出された電圧レベルに基づいて、可変コンデンサ１２，２２の容量をそれぞれ制御するようになっている。 Removing the voltage detection circuit 23 and the capacity control circuit 24 of the embodiment of the power transmission unit 2 side, based on the voltage level detected capacitance control circuit 14 of the power receiver 1 side by the voltage detection circuit 13, a variable capacitor and controls each of the capacity of 12 and 22.そのための構成として、電力受信部１側に、送信コイル１７とコンデンサ１ As a configuration for the, to the power receiving unit 1 side, the transmission coil 17 and the capacitor 1８からなる共振回路と、該共振回路に容量制御回路１４ A resonant circuit composed of 8, capacity control circuit 14 to the resonant circuitから送出された制御信号をフィードバック信号（電力送信部２側の可変コンデンサ２２の容量を制御するための制御信号）として供給するフィードバック信号送信回路１９とを備え、電力送信２側に、送信コイル１７に平行に対向して配置された受信コイル２７とコンデンサ２８ And a feedback signal transmitting circuit 19 supplies the transmitted control signal a feedback signal (a control signal for controlling the capacity of the power transmission unit 2 of the variable capacitor 22) from the power transmission 2 side, the transmission coil 17 receiving coil 27 are disposed in parallel to oppose to the capacitor 28からなる共振回路と、受信コイル２７を介して受信される容量制御回路１４から送出されたフィードバック信号を受け、該受信信号を制御信号として可変コンデンサ２ Receiving a resonant circuit consisting of a feedback signal transmitted from the capacity control circuit 14, which is received via the receiving coil 27, a variable capacitor 2 the received signal as a control signal２へ出力するフィードバック信号受信回路２９とを備える。 And a feedback signal receiving circuit 29 to be output to 2.

【００２７】上述のように構成された電力伝送システムでは、第１の実施形態の場合と同様に、駆動回路４から負荷回路３を駆動するための電力が電力送信部２の送信コイル２１に供給されると、送信コイル２１から電力受信部１の受信コイル１１に誘導的に電力が伝送される。 [0027] In the above configured power transmission system as, as in the first embodiment, the supply to the transmitter coil 21 power of the power transmission unit 2 for driving a load circuit 3 from the drive circuit 4 Once inductively power is transmitted from the transmitting coil 21 to the receiving coil 11 of the power receiving unit 1.受信コイル１１にて受信された電力は整流回路１５を介して負荷回路３へ供給される。 Power received by the receiving coil 11 is supplied to the load circuit 3 via the rectifier circuit 15.

【００２８】いま、電力搬送波の周波数に電力受信部１ [0028] Now, the power receiving unit 1 to the frequency of the power carrier waveおよび電力送信部２の各共振回路が共振した状態で電力伝送が行われている状態とする。 And a state in which power transmission is performed in a state where the resonance circuit of the power transmission unit 2 resonates.ここで、送信コイル２ The transmission coil 2１と受信コイル１１間の距離ｌが変化すると、これら送受コイルの相互インダクタンスが変化し、これにより共振パラメータも変化する。 1 and the distance l between the receiving coil 11 is changed, the mutual inductance of transmitting and receiving coils is changed, thereby also changing the resonant parameters.共振パラメータが変化すると、電力搬送波の電圧レベルが小さくなり、この電圧レベルの変化が電力受信部１の電圧検出回路１３で検出される。 When the resonance parameters change, the voltage level of the power carrier wave is reduced, the change in the voltage level is detected by the voltage detection circuit 13 of the power receiving unit 1.

【００２９】電圧レベルが低下すると、容量制御回路１ [0029] If the voltage level drops, the capacity control circuit 1４は、電圧検出回路１３の出力を基に、その検出電圧レベルが最高値になるように可変コンデンサ１２の容量を可変するとともに、可変コンデンサ２２の容量を可変するためフィードバック信号をフィードバック信号送信回路１９へ送出する。 4, the voltage based on the output of the detection circuit 13, thereby varying the capacitance of the variable capacitor 12 so that the detected voltage level is the highest value, the feedback signal transmitting circuit a feedback signal for varying the capacitance of the variable capacitor 22 and it sends it to the 19.フィードバック信号を受けたフィードバック信号送信回路１９は、該フィードバック信号を所定の周波数で変調して各共振回路を介してフィードバック信号受信回路２９へ送信する。 Feedback signal transmitting circuit 19 which receives the feedback signal, and transmits the feedback signal to the feedback signal receiving circuit 29 via the respective resonant circuits is modulated at a predetermined frequency.フィードバック信号受信回路２９は、受信した変調信号を復調して、これを制御信号として可変コンデンサ２２へ出力する。 Feedback signal receiving circuit 29 demodulates the modulated signal received, and outputs it to the variable capacitor 22 as a control signal.これにより、可変コンデンサ２２は電力受信部１の容量制御回路１４によって制御されることになる。 Thus, the variable capacitor 22 will be controlled by the capacity control circuit 14 of the power receiving unit 1.

【００３０】上述のようにして、電力受信部１側の容量制御回路１４は、電圧検出回路１３にて検出された電圧レベルに基づいて、検出電圧レベルが最高値になるように可変コンデンサ１２，２２の容量を可変する。 [0030] As described above, the displacement control circuit 14 of the power receiving unit 1 side, based on the voltage level detected by the voltage detection circuit 13, the variable capacitor 12 so that the detection voltage level is the highest value, the capacity of the 22 variable.これにより、送受コイル１１，２１の相互インダクタンスが変化しても、常に電力搬送波の周波数に共振した状態で電力伝送を行うことができる。 Accordingly, even if the mutual inductance of the transmitting and receiving coils 11 and 21 is changed, it is possible to perform power transmission at all times while the resonance frequency of the power carrier wave.

【００３１】本実施形態では、送信コイル１７と受信コイル２７における信号伝送は、送信コイル２１と受信コイル１１間で行われる誘導的な電力伝送と同じ原理で行われるが、これら送受コイル１７，２７と接続されるコンデンサ１８，２８は変調周波数に応じて所定の容量のものが用いられる。 [0031] In this embodiment, the signal transmission in the receiving coil 27 and the transmission coil 17 is carried out on the same principle as the inductive power transfer to be performed between the receiving coil 11 and the transmitter coil 21, these transmitting and receiving coils 17, 27 capacitors 18, 28 connected to the those of the predetermined volume in accordance with the modulation frequency is used.このようなフィードバック系では、 In such a feedback system,共振パラメータが固定であるため、送受コイル１７，２ Since the resonance parameters are fixed, transmitting and receiving coils 17,2７間の距離が変動すると、受信されるフィードバック信号の電圧レベルが変動することが予想されるが、この変動は刺激装置への電力の供給に直接影響するものではないので問題とはならない。 When the distance between 7 varies, the voltage level of the feedback signal received is expected to vary, not a problem because the variation does not directly affect the supply of power to the stimulator.しかも、フィードバック信号を受信する部分は体外に設けられる装置本体側に設けられるので、増幅回路など付加することができ、これによりフィードバック信号の電圧レベルの変動を回避することもできる。 Moreover, since the portion that receives the feedback signal is provided on the apparatus body side provided outside the body, it can be added such as amplification circuit, thereby also avoiding the fluctuation of the voltage level of the feedback signal.

【００３２】 [0032]

【発明の効果】以上説明したように構成される本発明によれば、送受コイルの相互インダクタンスの変化に応じてコイルの共振状態を制御することができるので、送受コイルの距離が変動しても、コイルの共振状態がくずれることがなく、安定した電力伝送を行うことができるという効果がある。 According to the present invention configured as described above, according to the present invention, it is possible to control the resonant state of the coil in response to a change in the mutual inductance of the transmitting and receiving coils, the distance of transmission and reception coils may vary , without resonant state of the coil is disturbed, there is an effect that it is possible to perform stable power transmission.

【００３３】受信コイルにおける電圧レベルを検出し、 [0033] detects the voltage level at the receiving coil,該電圧レベルが常に最高値をとるように送受コイルの共振状態を制御する発明においては、より確実に受信コイルを電力搬送波の周波数で共振するようにでき、より安定的に電力伝送を行うことができるという効果がある。 In the invention the voltage level is always controlled resonant state of the transmission and reception coils to take the highest value, can receive coils more securely to resonate at the frequency of the power carrier wave, it is possible to more stably power transmission there is an effect that can be.

【００３４】本発明の電力伝送システムを備える電気刺激装置においては、体内に埋め込まれた刺激装置に安定して電力供給を行うことができるので、従来のような受信側コイルにおける受信電圧が低下して刺激装置などの負荷回路が動作しなくなるといった問題を防止でき、信頼性の高い電気刺激装置を提供することができる。 [0034] In electrical stimulation device comprising a power transmission system of the present invention, it is possible to perform stable power supply to the stimulation device implanted in the body, receiving the voltage in the conventional receiving coil, such as decreases a load circuit, such as a stimulator Te prevents problem may not operate, it is possible to provide a highly reliable electrical stimulator.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図１】本発明の第１の実施形態の電力伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power transmission system of the first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第２の実施形態の電力伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a power transmission system of a second embodiment of the present invention.

Claims (8)

Translated from Japanese

【特許請求の範囲】 [The claims]

【請求項１】 対向配置された１対の電力供給コイルを備え、一方を送信コイル、他方を受信コイルとして電力が誘導的に伝送される電力伝送システムにおいて、 前記送信コイルと接続されて共振回路を構成する第１の可変コンデンサと、 前記受信コイルと接続されて共振回路を構成する第２の可変コンデンサと、 前記送信コイルにおける電圧レベルを検出する第１の電圧検出手段と、 前記受信コイルにおける電圧レベルを検出する第２の電圧検出手段と、 前記第１の電圧検出手段にて検出された電圧レベルを入力とし、該検出電圧レベルが常に最高値をとるように前記第１の可変コンデンサの容量を可変する第１の容量制御手段と、 前記第２の電圧検出手段にて検出された電圧レベルを入力とし、該検出電圧レベルが常に最高値をとるよ [Claim 1 further comprising a counter arranged a pair of power supply coil, one transmission coil, the power transmission system in which power the other as receiver coils are transmitted inductively, coupled to the transmission coil resonant circuit a first variable capacitor that constitutes a second variable capacitor constituting a resonance circuit connected to said receiving coil, and a first voltage detecting means for detecting the voltage level at the transmitting coil, in the receiving coil a second voltage detecting means for detecting a voltage level, said first inputs the voltage level detected by the voltage detecting means, said first variable capacitor to take always maximum voltage level the detectable a first capacity control means for varying the capacitance, an input voltage level detected by said second voltage detecting means, taking the detection voltage level is always the highest valueうに前記第２の可変コンデンサの容量を可変する第２の容量制御手段と、を有することを特徴とする電力伝送システム。 Power transmission system, characterized in that it comprises a second capacity control means, the for varying the urchin capacitance of the second variable capacitor.

【請求項２】 請求項１に記載の電力伝送システムにおいて、 前記第１の容量制御手段が、電力搬送波の周波数で前記送信コイルおよび第１の可変コンデンサからなる共振回路が共振するように制御し、 前記第２の容量制御手段が、電力搬送波の周波数で前記受信コイルおよび第２の可変コンデンサからなる共振回路が共振するように制御することを特徴とする電力伝送システム。 2. A power transmission system according to claim 1, wherein the first capacity control means controls so that the resonance circuit consisting of the transmitter coil and the first variable capacitor at the frequency of the power carrier wave resonates the second capacity control means, the power transmission system resonant circuit at the frequency of power carrier wave comprising the receiving coil and a second variable capacitor and controls to resonate.

【請求項３】 対向配置された１対の電力供給コイルを備え、一方を送信コイル、他方を受信コイルとして電力が誘導的に伝送される電力伝送システムにおいて、 前記送信コイルと接続されて共振回路を構成する第１の可変コンデンサと、 前記受信コイルと接続されて共振回路を構成する第２の可変コンデンサと、 前記受信コイルにおける電圧レベルを検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段にて検出された電圧レベルを入力とし、該検出電圧レベルが常に最高値をとるように前記第１および第２の可変コンデンサの容量をそれぞれ可変する容量制御手段と、を有することを特徴とする電力伝送システム。 3. A comprising a counter arranged a pair of power supply coil, one transmission coil, the power transmission system in which power the other as receiver coils are transmitted inductively, coupled to the transmission coil resonant circuit a first variable capacitor that constitutes a second variable capacitor constituting a resonance circuit connected to said receiving coil, and a voltage detecting means for detecting a voltage level at the receiving coil, detected by said voltage detecting means power transmission system, characterized by having a capacity control means for varying the respective capacitance of said first and second variable capacitors so as to the voltage level as the input was, always takes a maximum value in voltage level said detectable .

【請求項４】 請求項３に記載の電力伝送システムにおいて、 前記電力供給コイル対とは異なる、対向配置された送信コイルおよび受信コイルと、 前記送信コイルと接続されて第１の共振回路を構成する第１のコンデンサと、 前記受信コイルと接続されて第２の共振回路を構成する第２のコンデンサと、 前記容量制御手段から出力される制御信号を入力とし、 4. A power transmission system according to claim 3, configuration different, a transmit coil and a receive coil arranged opposite, the first resonant circuit is connected to the transmission coil and the power supply coil pairs to be a first capacitor, a second capacitor constituting the second resonance circuit is connected to the receiving coil, and inputs the control signal outputted from said displacement control means,該入力信号を前記第１の共振回路へ供給する信号送信手段と、 前記第２の共振回路を介して受信される前記制御信号を入力とし、該入力制御信号を前記第１の可変コンデンサへ出力する信号受信手段と、をさらに有することを特徴とする電力伝送システム。 A signal transmitting means for supplying said input signal to said first resonant circuit, and inputs the control signal received via the second resonant circuit, outputs the input control signal to said first variable capacitor power transmission system, characterized in that it further comprises a signal receiving unit that, the.

【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電力伝送システムを備える電気刺激装置であって、 前記受信コイルとともに体内に埋め込まれ、該受信コイルを介して電力供給を受けて生体の麻痺した部分を電気的に刺激する刺激手段と、 前記送信コイルに接続され、体外から前記刺激手段に電力を供給して刺激動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする電気刺激装置。 5. An electrical stimulation device comprising a power transmission system according to any of claims 1 to 4, embedded in the body along with the receiver coil, supplied with power via the reception coil a stimulation means for electrically stimulating the paralyzed parts of the body, connected to said transmission coil, electricity and having a control means for controlling the stimulation operation by supplying power to the stimulation unit from outside the body stimulation device.

【請求項６】 対向配置された１対の電力供給コイル間で、一方を送信コイル、他方を受信コイルとして電力を誘導的に伝送する電力伝送方法において、 前記送信コイルおよび受信コイルにおける電圧レベルをそれぞれ検出し、それぞれの検出電圧レベルが常に最高値をとるように前記送信コイルおよび受信コイルの共振状態を制御することを特徴とする電力伝送方法。 6. between oppositely disposed pair of power supply coil, one transmission coil, the power transmission method for transmitting electric power and the other as a receiving coil inductively, the voltage level at the transmitting coil and the receiving coil respectively detected, power transmission method characterized in that each of the detected voltage level is always to control the resonant state of the transmission coil and the receiving coil to take the highest value.

【請求項７】 対向配置された１対の電力供給コイル間で、一方を送信コイル、他方を受信コイルとして電力を誘導的に伝送する電力伝送方法において、 前記受信コイルにおける電圧レベルを検出し、該検出電圧レベルが常に最高値をとるように前記送信コイルおよび受信コイルの共振状態を制御することを特徴とする電力伝送方法。 Between 7. oppositely disposed pair of power supply coil, one transmission coil, the power transfer method for transferring power inductively to the other as a receiver coil for detecting the voltage level at the receiving coil, power transmission method and controlling a resonant state of the transmission coil and the receiving coil as the detection voltage level is always take the highest value.

【請求項８】 請求項６または請求項７に記載の電力伝送方法において、 電力搬送波の周波数で前記送信コイルおよび受信コイルが共振するように制御することをことを特徴とする電力伝送方法。 8. A power transmission method according to claim 6 or claim 7, power transmission wherein the in that said transmitting coil and the receiving coil at the frequency of the power carrier wave is controlled so as to resonate.

JP9359519A1997-12-261997-12-26Power transmission system, power transmission method and electric stimulation device provided with the power transmission system
PendingJPH11188113A
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